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1、铝合金在现代汽车工业中的应用铝合金在现代汽车工业中的应用班级：班级：学号：学号：姓名：姓名： 铝合金在现代汽车工业中的应用铝合金在现代汽车工业中的应用近近 20 多年来，世界性能源问题变得越来越严重，多年来，世界性能源问题变得越来越严重，在世界汽车工业日益重视节能、环保的迫切形势下，减在世界汽车工业日益重视节能、环保的迫切形势下，减轻汽车自重以降低能耗、减少废气排放、提高效率，改轻汽车自重以降低能耗、减少废气排放、提高效率，改成为各大汽车企业提高竞争成为各大汽车企业提高竞争力的重要方向。有数据表明：，汽车质量每减轻力的重要方向。有数据表明：，汽车质量每减轻 1%，可节省燃料消耗可节省燃料消耗
2、0.6%到到 1%。轿车每降。轿车每降 100kg 重量，重量，100km 可减少汽油消耗可减少汽油消耗 0.48L。汽车白车身约占汽车总。汽车白车身约占汽车总重的重的 30%，在汽车内外板上用铝合金板代替传统使用的，在汽车内外板上用铝合金板代替传统使用的钢板可使白车身减重约钢板可使白车身减重约 40%-50%；如采用铝合金覆盖；如采用铝合金覆盖件可使整车减重件可使整车减重 10%-15%，可见采用铝合金车身板的，可见采用铝合金车身板的减重效果十分显著。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，减重效果十分显著。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适且铝合金的塑性优
3、良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。目前，美国、日本、德国是汽车采用缺少的重要材料。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众铝合金最多的国家，如德国大众 AudiA8、A2，日本的，日本的NXS 等车身用铝合金量达等车身用铝合金量达 80%。有资料表明，用铝合。有资料表明，用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%40%，制
4、造发动机可减轻，制造发动机可减轻 30%，制造车轮可减轻，制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车目前显得十分必要。目前显得十分必要。1 铝合金在汽车工业中的应用背景铝合金在汽车工业中的应用背景最早把铝材运用到汽车上的是印度人，据记载，最早把铝材运用到汽车上的是印度人，据记载，1896 年印度人率先用铝制做了汽车曲轴箱。进入年印度人率先用铝制做了汽车曲轴箱。进入 20 世世纪早期，铝在制造豪华汽车和赛车上有一定的应用，铝纪早期，铝在
5、制造豪华汽车和赛车上有一定的应用，铝制车身的汽车开始出现，如亨利制车身的汽车开始出现，如亨利 福特的福特的 Model T 型汽型汽车和二、三十年代欧洲赛车场上法拉利车和二、三十年代欧洲赛车场上法拉利 360 赛车都是铝赛车都是铝制车身。制车身。汽车用铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸汽车用铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占造铝合金在汽车上的使用量最多，占 80%以上，其中又以上，其中又分为重力铸造件，低压铸造件和其它特种铸造零件。变分为重力铸造件，低压铸造件和其它特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。世界各国形铝合金包括板材、箔材、挤
6、压材、锻件等。世界各国工业用铝合金材料的品种构成虽然有一定的差异，但大工业用铝合金材料的品种构成虽然有一定的差异，但大体是相同的。其品种构成：铸件占体是相同的。其品种构成：铸件占 80%左右，锻件占左右，锻件占1%3%，其余为加工材。美国汽车工业中变形铝合金，其余为加工材。美国汽车工业中变形铝合金占较大比例，达占较大比例，达 36%。1.1 铸造铝合金的应用铸造铝合金的应用铸造铝合金具有优良的铸造性能。可根据使用目的、铸造铝合金具有优良的铸造性能。可根据使用目的、零件形状、尺寸精度、数量、质量标准、机械性能等各零件形状、尺寸精度、数量、质量标准、机械性能等各方面的要求和经济效益选择适宜的合金和
7、合适的铸造方方面的要求和经济效益选择适宜的合金和合适的铸造方法。铸造铝合金主要用于铸造发动机气缸体、离合器壳法。铸造铝合金主要用于铸造发动机气缸体、离合器壳体、后桥壳、转向器壳体、变速器、配气机构、机油泵、体、后桥壳、转向器壳体、变速器、配气机构、机油泵、水泵、摇臂盖、车轮、发动机框架、制动钳、油缸及制水泵、摇臂盖、车轮、发动机框架、制动钳、油缸及制动盘等非发动机构件。动盘等非发动机构件。1.1.1 发动机用铝合金发动机用铝合金汽车发动机用铝合金制造轻量化最为明显，一般可汽车发动机用铝合金制造轻量化最为明显，一般可减重减重 30%以上，另外，发动机的气缸体和缸盖均要求材以上，另外，发动机的气缸
8、体和缸盖均要求材料的导热性能好、抗腐蚀能力强，而铝合金在这些方面料的导热性能好、抗腐蚀能力强，而铝合金在这些方面具有非常突出的优势，因此各汽车制造厂纷纷进行发动具有非常突出的优势，因此各汽车制造厂纷纷进行发动机铝材化的研制和开发。目前国外很多汽车公司均已采机铝材化的研制和开发。目前国外很多汽车公司均已采用了全铝制的发动机气缸体和气缸盖。如美国通用汽车用了全铝制的发动机气缸体和气缸盖。如美国通用汽车公司已采用了全铝气缸套；法国汽车公司铝气缸套已达公司已采用了全铝气缸套；法国汽车公司铝气缸套已达100%，铝气缸体达，铝气缸体达 45%；日本日产公司；日本日产公司 VQ 和丰田公和丰田公司的凌志司的
9、凌志 IMZ-FEV6 均采用了铸铝发动机油底壳；克莱均采用了铸铝发动机油底壳；克莱斯勒公司新斯勒公司新 V6 发动机气缸体和缸盖都使用了铝合金材发动机气缸体和缸盖都使用了铝合金材料。料。1.1.2 轮毂用铝合金轮毂用铝合金铝轮毂因为质轻、散热性好，并具有良好的外观，铝轮毂因为质轻、散热性好，并具有良好的外观，而逐渐取代了钢轮毂。在过去的而逐渐取代了钢轮毂。在过去的 10 年，全球铝合金汽年，全球铝合金汽车轮毂以车轮毂以 7.6%的年增长率增长，根据分析，到的年增长率增长，根据分析，到 2010 年年时，汽车轮毂铝化率可达时，汽车轮毂铝化率可达 72%78%4。A365 是一种是一种铸造铝合金
10、，它具有良好的铸造性能又具有高的综合力铸造铝合金，它具有良好的铸造性能又具有高的综合力学性能，世界各国的铸造铝合金轮毂都是此类合金生产学性能，世界各国的铸造铝合金轮毂都是此类合金生产的。我国西南铝加工厂与日本轻金属株式会合作开发了的。我国西南铝加工厂与日本轻金属株式会合作开发了A6061 铝合金轮毂铝合金轮毂5。1.2 变形铝合金的应用变形铝合金的应用变形铝合金在汽车上主要用于制造车门、行李箱变形铝合金在汽车上主要用于制造车门、行李箱等车身面板、保险杠、发动机罩、车轮的轮辐、轮毂罩、等车身面板、保险杠、发动机罩、车轮的轮辐、轮毂罩、轮外饰罩、制动器总成的保护罩、消声罩、防抱死制动轮外饰罩、制动
11、器总成的保护罩、消声罩、防抱死制动系统、热交换器、车身构架、座位、车箱底板等结构件系统、热交换器、车身构架、座位、车箱底板等结构件以及仪表板等装饰件。以及仪表板等装饰件。1.2.1 车身板件用铝合金车身板件用铝合金板材在轿车上的应用比重不断上升，如经热处板材在轿车上的应用比重不断上升，如经热处理（如：理（如：T4、T6、T8）的）的 6000 系（系（AI-Mg-Si 系）铝合系）铝合金板材，能够很好的满足汽车对壳体的要求，可用做车金板材，能够很好的满足汽车对壳体的要求，可用做车身框架材料。身框架材料。Audi A8 的车身钣金件，即采用了本系合的车身钣金件，即采用了本系合金铝材。另外，金铝材
12、。另外，2000 系（系（AI-Cu-Mg 系）系） 、5000 系（系（AI-Mg 系）和系）和 7000 系（系（AI-Mg-Zn-Cu 系）铝合金也可应系）铝合金也可应用于车身材料。近几年，采用用于车身材料。近几年，采用 6000 系和系和 7000 系高强度系高强度铝合金开发了铝合金开发了“口口” 、 “日日” 、 “目目” 、 “田田”字形状的薄板字形状的薄板和中空型材，不仅质量轻、强度高、抗裂性能好，而且和中空型材，不仅质量轻、强度高、抗裂性能好，而且成型性能好，在汽车上得到了广泛的应用。成型性能好，在汽车上得到了广泛的应用。1.2.2 其它铝合金结构件其它铝合金结构件 铝合金也被
13、广泛应用于汽车的其他部位，如：铝合金也被广泛应用于汽车的其他部位，如：美国通用汽车公司用美国通用汽车公司用 7021 铝板制造铝板制造 Smure 轿车保险杠轿车保险杠增强支架，福特公司用增强支架，福特公司用 7021 铝板制造铝板制造 Lincoln Town 轿轿车保险杠增强支架车保险杠增强支架7。汽车悬挂件也应用了铝合金材料，。汽车悬挂件也应用了铝合金材料，有效减轻了相应零部件的质量，提高了汽车行驶的平顺有效减轻了相应零部件的质量，提高了汽车行驶的平顺性、稳定性，如用性、稳定性，如用 6061 锻件生产的盘式制动器卡爪、锻件生产的盘式制动器卡爪、动力传动框架等。此外，铝合金也广泛用于汽车
14、空调系动力传动框架等。此外，铝合金也广泛用于汽车空调系统，如日本用统，如日本用 6595 铝合金做汽车散热器和冰箱散热器。铝合金做汽车散热器和冰箱散热器。2 新型铝合金在汽车上的应用新型铝合金在汽车上的应用2.1 快速凝固铝合金快速凝固铝合金快速凝固条件下（冷速达快速凝固条件下（冷速达 104109/S）,材料将引材料将引起一些组织结构上的新特征：超细化的微观组织；提高起一些组织结构上的新特征：超细化的微观组织；提高合金的固溶度极限；成分的高度均匀、少偏析或无偏析；合金的固溶度极限；成分的高度均匀、少偏析或无偏析；形成新的亚稳相等。基于这些特征，快速凝固铝合金必形成新的亚稳相等。基于这些特征，
15、快速凝固铝合金必然会在汽车行业得到应用。然会在汽车行业得到应用。Sumitomo 电器公司利用快电器公司利用快速凝固速凝固 PM AI-Si-X 高硅铝合金代替烧结钢，大批量制高硅铝合金代替烧结钢，大批量制造汽车空调压缩机转子和叶片，使转子重量减轻造汽车空调压缩机转子和叶片，使转子重量减轻 60%，整个压缩机重量减轻整个压缩机重量减轻 40%；雅马哈汽车制造公司生产的；雅马哈汽车制造公司生产的快速凝固高硅铝合金活塞也投入市场，这种活塞与普通快速凝固高硅铝合金活塞也投入市场，这种活塞与普通铸铁相比，重量减轻了铸铁相比，重量减轻了 20%，寿命提高了，寿命提高了 30%，而且，而且显著降低了噪音，
16、减少污染；马自达汽车公司利用喷射显著降低了噪音，减少污染；马自达汽车公司利用喷射沉积沉积 Al-Si-Fe-Cu-Mg 合金制造了一种新型发动机转子，合金制造了一种新型发动机转子，提高了发动机效率，能节油提高了发动机效率，能节油 20%。2.2 铝基复合材料铝基复合材料以陶瓷纤维、晶须、微粒等为增强材料，生产铝基以陶瓷纤维、晶须、微粒等为增强材料，生产铝基复合材料，其比强度、比弹性模量、耐热性、耐磨性等复合材料，其比强度、比弹性模量、耐热性、耐磨性等大幅度提高，可用做发动机零件，如用粉末冶金法研制大幅度提高，可用做发动机零件，如用粉末冶金法研制成功的成功的 Al2O3 或或 SiC 颗粒（晶须）增强的颗粒（晶须）增强的 Al-Si 系合金系合金活塞，在保留活塞，在保留 Al-Si 合金活塞优点的同时，可进一步改合金活塞优点的同时，可进一步改善活塞的强度、耐磨性、耐热性和抗疲劳性能，用于汽善活塞的强度、耐磨性、耐热性和抗疲劳性能，用于汽车发动机上；此外，颗粒增强铝基复合材料还可用于制车发动机上；
